鋁-鋼異種金屬激光填絲焊接工藝研究.pdf

1、現(xiàn)代社會能源的緊缺,大眾環(huán)保意識的增強,使節(jié)能減排的產(chǎn)品越來越受到消費者的青睞。世界著名廠家在產(chǎn)品中紛紛采用兩種材料連接的模式,來減輕產(chǎn)品自身重量。本文以汽車車身采用鋁/鋼的結(jié)構(gòu)來減輕自重為主要應(yīng)用背景,以6061鋁合金和DC06鋼板的焊接工藝為主要研究對象,提出使用激光填絲焊接工藝,過程中通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)解決鋁/鋼焊接中存在的問題,對焊縫界面和內(nèi)部組織及物相做了分析,最后測試了力學(xué)性能。
　　 首先采用SlabCO2激光器,對

2、6061鋁合金和DC06鋼板的激光填絲焊接工藝進行研究。通過研究激光功率、離焦量、焊接速度速度、送絲速度對焊縫成形的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了兩組成形好的參數(shù)區(qū)。找出了焊縫成形的評價因素(焊縫的有效寬度、鋼板熔化的寬度和深度、熔化區(qū)面積)與焊縫成形之間的規(guī)律。另外對焊縫內(nèi)部局部未熔合缺陷和氣孔產(chǎn)生的原因進行分析,并提出解決方法。
　　 最后,利用OLYMPUSPMG3光學(xué)顯微鏡和HITACHI產(chǎn)冷場發(fā)射掃描電鏡S4800(SEM),研究了

3、激光功率分別為2200W和3000W焊接接頭的顯微組織和金屬間化合物形貌。利用掃描電鏡自帶能譜(EDS)對界面進行線掃描,結(jié)果顯示,使用以上兩種功率焊接時,界面處Al和Fe元素均發(fā)生了擴散現(xiàn)象。利用EDS對界面金屬間化合物以及焊縫內(nèi)部區(qū)域進行成分分析,結(jié)果顯示:功率為2200W時,鋼板熔化區(qū)界面層主要物相是FeAl和α-Fe固溶體;功率為3000W時,鋼板熔化區(qū)界面層主要物相是Fe3Al和α-Fe固溶體。同時研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)激光功率為300

4、0W時,焊縫中出現(xiàn)了大量FeAl金屬間化合物。并且激光熱輸入量越大,其內(nèi)部FeAl等金屬間化合物越多,嚴(yán)重威脅接頭力學(xué)性能。因此,焊接過程中必須嚴(yán)格控制激光的熱輸入量。對功率為2200W和3000W的接頭做力學(xué)性能測試:顯微硬度測試顯示,金屬間化合物處的硬度值遠遠高于其它區(qū)域,且硬度值隨著激光功率的增大而增大,最大硬度達650HV。拉剪試驗顯示,功率為2200W的接頭韌性較好,其最大抗拉剪強度達到149.6Nmm-1。
　　 本